基于模范系统的优化控制系统方法_2

文档序号:9431765阅读:来源:国知局
发明的一种实施方式,步骤S2包括,根据得到的优化跟随参数:< 和优化 抗扰参数说J,计算所述控制系统的滤波器参数:
[0077]
[007引表示优化跟随滤波参数,义表示优化抗扰滤波参数.
[0079] 根据所述控制系统的滤波器参数,计算控制系统的控制器参数:
[0080]
[0081] Ti = Ki/K〇
[0082] Td = K2/Ki。
[0083]
[0084] 根据本发明的一种实施方式,步骤S3包括:
[0085]S30,根据上述优化跟随参数af和优化抗扰参数彷^,确定模范系统的优化响应:
[0086]
[0087]将该响应对应的时域函数记货作为模范响应模板,得到控制系统的优化响应:
[0088]
[0089]S31,令r= :二1,=心=A'。=及2=母,用单位增益做开环测试,辨识时滞值 T,寺A*,其中,r乂,,屋1,心4义:分别表示所述t,K〇,Ki,K2, ^1,^2的估计值;
[0090] S32,令A',, =0乂i9^0,心? =0,加比例环节做闭环测试,辨识对象参数K〇:
[0091]
[009引S33,令/C,,=欠人/C,二;0,加比例和积分环节做闭环测试,测算优化响应与此 次实际响应之差/ (t) -Y3 (t),
[009引当K。声0时,计算该响应差的重积分稳态值S&y3( 并推算出对象参数Ki:
[0094]
[009引当Kd= 0时,计算该响应差的积分函数稳态值S &y3(-0,并推算出对象参数町:
[0096]
[0097]S34,令=欠= /(,.片^=0,加比例与积分环节做闭环测试,测算优化响应与 此次实际响应之差/(t)-y4(t),
[009引当K。声0时,计算该响应差的立重积分函数稳态值S&y4( -03后,推算出对象参数 Kz:
[0099]
[0100] 当而二0时,计算该响应差的重积分函数稳态值S,y4( 2后,推算出对象参数
[0101]
[0102] 一般情况下控制系统经过一段时间运行,都会由于环境变化或结构磨损等原因, 实际被控对象参数发生稍许改变,虽然不一定影响系统稳定运行,但偏离了优化工作状态, 对运种情况,可基于前述模范系统优化响应模板,测算系统运行状态,进行在线整定控制参 数。故根据本发明的一种实施方式,方法还包括:
[0103] S4,根据所述控制系统的运行状态,在线整定控制参数。
[0104] 根据本发明的一种实施方式,假定各参数K。,Ki,K2,X偏离实际值的对象参数为 公<,,大',~反2,步骤S4包括:
[0105]S41,进行阶跃输入测试,通过阶跃响应测定启动时间ts后,计算新时滞值X= ts,整定滤波器和控制器中与I相关的参数;
[0106] S42,进行阶跃输入测试,测算优化响应与实测响应差的积分函数,
[0107]当華0时,将响应差的积分函数的稳态值代入下式,计算出K〇:
[010 引
[0109] 根据K。计算出Ti,根据计算出的Ti,整定控制器中参数Ti;
[0110] 当K,,二0时,将响应差的积分函数的稳态值戈入算式下式,计算出Ki:
[0111]
[011引根据Ki计算出化、Ti、Td;整定Gc中参数化、Ti、Td;
[0113] S43,进行阶跃输入测试,测算优化响应与实测响应差的重积分函数,当时, 将响应差的的重积分函数的稳态值代入下式,计算出Ki:
[0114]
[0115] 根据Ki计算出化、Ti、Td,从而整定控制器Gc中参数化、Ti、Td;
[011引当=0时,将响应差的重积分函数的稳态值代入下式,计算出K,:
[0117]
[0118] 根据K2计算出Td,从而整定控制器中参数Td;直接结束整定。
[0119] S44,进行阶跃输入测试,测算优化响应与实测响应差的S重积分函数,将响应差 的=重积分函数的稳态值代入下式,计算出K2
[0120]
[0121] 根据K2计算出Td,从而整定控制器Gc中参数Td。
[0122] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,W下结合具体实施例,并参照 附图,对本发明进一步详细说明。
[0123] 如图2所示的模范系统,W时间加权绝对误差值积分ITAE为评价指标进行优化:
[0124]先优化仅干扰响应的ITAE目标式(1),通过Matl油仿真可得化-化0.384。
[0125]
(1)
[0126]再优化仅输入响应的ITAE目标式(2),通过Matl油仿真可得巧=< ;=〇.〇〇5(巧。
[0127]
[0128] 设计图1中滤波器Gf的参数为:
[0129]
[0130] 再设计图1中控制器Gc各参数为:
[0131]
[013引Ti=Ki/K0
[0133]Td=K2/K1 (4)
[0134]
[0135] 需要说明的是,此实例中优化目标选为ITAE最优,但本发明不限于此目标,用其 它指标对模范系统响应做目标优化,获得优化参数巧,再实现系统优化设计的方法,都 属于本发明要求保护的范围。
[0136] 具体的对象参数辨识过程如下:
[0137] 辨识前准备,将上述优化参数ef=0.谋鱗8扇I=0J斜:,代入图2模范系统的阶跃 输入响应式:
[013引
[0139] 并通过Matl油仿真得到的模范系统响应时域函数,制成表T1 形式的 函数模板。接下来是在控制现场的辨识过程:
[0140] 第一步,4
,做开环测试;
[0141] 实测系统阶跃响应的启动时间ts,得到时滞值:中=^^=敏;
[014引令
,设定Gf中参数备,卷和Gc中和 年,X相关的参数Kp、Tf。
[014引第二步,令斬=0,馬*0,馬二0 ,通过(4)式计算设置化^^了山做闭环测试;
[0144] 实测系统阶跃响应的稳态值y2(-)后,通过式(6)推算K。:
[0145]
(6)
[014引第立步,令对象参数为估值仁,=《',,,/;:,*0,/^^0,通过(4)式计算设置化、11、Td,做闭环测试;
[0147] W测试进行时间VI值查表T1取优化响应值减去实测响应得差值,
[014引当K。声0对差值做重积分计算得到稳态值S&y3( 2后,通过式(7)推算K1:
[0149]
(7)
[0150] 当Kd= 0对差值做积分计算得到稳态值S &y3(后,通过式做推算Ki:
[0151]
(8)
[01閲第四步,令对象参数为估值《。二《。,.斬=《,,爲二0,通过(4)式计算设置Kp、Ti、Td,做闭环测试;
[0153]W测试进行时间t/X值查表T1取优化响应值减去实测响应得差值,
[0154] 当K。声0对差值做^重积分计算得到稳态值S&y4(-〇3后,通过式(9)推算K2:
[0155]
(9)
[0156] 当而=0对差值做重积分计算得到稳态值S&y4(-〇2后,通过式(10)推算K2:
[0157]
(10)
[0158] 至此辨识出了全部对象参数:T,K。,Ki,K2。
[0159] 需要说明的是,此实例中计算优化响应是通过查函数模板表T1的方式,但本发明 不限于此方法,用解析法或模型仿真法等任何获取优化响应函数值进行如上辨识参数推算 的方法,都属于本发明要求保护的范围。另外由于实际环境中存在随机的白噪声干扰,测算 的所谓稳
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